TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA ĐIỆN  ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG
NIÊN KHÓA 2011 – 2014
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG
(ATS: Automatic Transfer Switch)
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN  ĐIỆN TỬ
Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
Giáo viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN VĂN SƠN
Sinh viên thực hiện : LÊ THANH TỐT
Mã số sinh viên: 111C660014
Lớp: C11DT01
Bình Dương, Tháng 5 Năm 2014
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự đi lên mạnh mẽ của nền kinh tế nước nhà thì nhu cầu sử dụng năng
lượng ngày càng cao đặc biệt là năng lượng điện. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực
công nghiệp , nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Mạng lưới
điện nước ta ngay càng được mở rộng và phát triển từ bắc tới nam để đáp ứng nhu cầu
công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Một lực lượng đông đảo các cán bộ kĩ thuật
trong và ngoài ngành điện lực đang tham gia thiết kế lắp đặt các công trình cung cấp
điện. Công việc thiết kế cấp điện là một công việc khó khăn đòi hỏi những người thực
hiện cần phải có trình độ cao, hiểu biết rộng về nhiều lĩnh vực ngay cả các vấn đề xã hội .
Một nền kinh tế phát triển gắn liền với một nền công nghiệp phát triển cao, công
nghiệp luôn là nghành tiêu thụ điện năng lớn nhất. Điện năng có ảnh hưởng quyết định
đến sự tồn tại, phát triển của các xí nghiệp công nghiệp bởi vì điện năng đóng góp một
phần không nhỏ đến việc định giá thành, chất lượng sản phẩm làm ra. Nếu việc cung cấp
điện không đảm bảo sẽ gây ra hàng loạt hỏng hóc dẫn đến thiệt hại lớn về mặt kinh tế của
doanh nghiệp. Khi chất lượng điện không tốt có thể tạo ra hàng loạt các phế phẩm làm
ảnh hưởng đến thương hiệu sản phẩm. Hiện nay với nền kinh tế thị trường cạnh tranh
mạnh mẽ chất lượng và giá thành là hai vấn đề hàng đầu quyết định trực tiếp đến việc
hoạt động của doanh nghiệp, vì vậy được cung cấp nguồn điện có chất lượng cao luôn là
mong muốn của các doanh nghiệp sản xuất.
Xã hội phát triển làm cho đời sống của nhân dân nâng lên, ngành thương mại và
dịch vụ ngày càng quan trọng và không ngừng mở rộng hơn. Các phụ tải trong lĩnh vực
này chiếm một tỉ trọng ngày càng tăng lên và đã trở thành khách hàng quan trọng của
ngành điện. Việc thi hành chính sách mở cửa thu hút khách du lịch kéo theo hàng loạt các
công trình hoạt động trong lĩnh vực này như khách sạn, các siêu thị hàng hoá cùng với
các trang thiết bị hiện đại. Hệ thống cấp điện cho các khách sạn siêu thị cần đảm bảo mức
độ an toàn rất cao tránh gây thiệt hại lớn về người và của.
Đất nước ta là một nước nông nghiệp 80% dân số sống bằng nghề nông. Cùng với
công cuộc công nghiệp hoá , điện khí hoá nông nghiệp đang làm thay đổi phần nào diện
mạo các vùng nông thôn nước ta. Nhu cầu sử dụng điện năng của các vùng nông thôn là
một phụ tải rất lớn và không ngừng ra tăng khi đưa các máy móc vào sản xuất nông
nghiệp. Điện năng tiêu thụ ở nông thôn hiện nay không chỉ hiểu đơn thuần là thắp sáng
và tưới tiêu mà điện năng còn được sử dụng nhiều để chế biến bảo quản nông sản, xay
sát, sửa chữa nông cụ . . .
Các vùng đô thị ngoài các phụ tải phục vụ cho ngành công nghiệp, trong cuộc
sống sinh hoạt lượng điện năng tiêu thụ ngày càng nhiều hơn. Hàng loạt các nhà cao tầng
với các thiết bị hiện đại như máy giặt, điều hoà nhiệt độ, yêu cầu cấp điện cho các khu
nhà này là khá cao tương đương với việc cấp điện cho các khách sạn.
Bất cứ một hệ thống cung cấp điện nào cần phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản
như : Mức độ tin cậy cao khi làm việc, chất lượng điện tốt, đảm bảo an toàn, tiết kiệm về
mặt kinh tế. Ngoài ra còn phải dễ dàng vận hành sửa chữa. Tuy nhiên không phải lúc nào
lưới điện cũng hoạt động bình thường mà luôn luôn tiềm ẩn khả năng xảy ra sự cố, có thể
do nguyên nhân chủ quan hay khách quan. Để tránh các thiệt hại khi có sự cố trong mạng
lưới điện cần phải có các thiết bị tự động bảo vệ ngắt mạng điện khỏi khu vực có sự cố.
Các thiết bị bảo vệ ngày càng hoàn thiện và đa dạng hơn. Thông thường các thiết bị bảo
vệ là các loại khí cụ điện đóng cắt một cách tự động như máy cắt, cầu chì, công tắc tơ,
rơle. Hiện nay các dây truyền tự động đang được sử dụng rộng rãi dần dần thay thế sức
lao động của con người. Trong vận hành lưới điện cũng vậy việc tự động hoá là rất cần
thiết .
Đối với các sinh viên khoa điện những người làm chủ lưới điện trong tương lai
cần phải biết thiết kế, chế tạo, vận hành các thiết bị trong lưới điện. Đặc biệt với các sinh
viên năm cuối, đồ án thiết kế tốt nghiệp là một cơ hội để tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực
hoạt động của mình trong tương lai đồng thời là bước đệm để làm việc sau khi ra trường.
Bản thân em được nhà trường, khoa điện ^ điện tử và thầy hướng dẫn đã giao đề
tài thiết kế và chế tạo mạch chuyển nguồn tự động ATS. Với đề tài thiết kế này cần phải
tuân thủ theo các yêu cầu đã nêu ở phía trên. Với sự nỗ lực của bản thân và sự tận tình chỉ
bảo, hướng dẫn đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Sơn em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của
mình theo đúng tiến độ đã định.
Nội dung đồ án gồm 3 chương:
^Chương 1 : Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS.
^Chương 2 : Các phương án chon mạch động lực.
^Chương 3 : Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng với trình độ chuyên môn, kinh nghiệm và thời gian
còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự nhận
xét, đánh giá của các thầy cô trong bộ môn để bản đồ án hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Nguyễn Văn Sơn đã tận tình hướng dẫn
em hoàn thành đồ án này.
Bình Dương, ngày 20 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên thực hiện
Lê Thanh Tốt
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ
CHUYỂNNGUỒN TỰ ĐỘNG ATS
1.1. Tính cấp thiết của đồ án:
Trong quá trình vận hành và sử dụng lưới điện không thể tránh khỏi các sự cố mà
mức độ thiệt hại do sự cố gây ra có thể là rất lớn, thậm chí còn nguy hiểm đến tính mạng
con người. Do vậy cần thiết phải hạn chế mức thấp nhất những thiệt hại của sự cố gây ra.
Khái niệm sự cố ở đây có thể được hiểu bao gồm : Mất điện, mất pha, lệch pha, cao áp,
thấp áp quá trị số cho phép .
Ngày nay trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt hằng ngày có các loại phụ
tải không được phép mất điện hay có sự cố dù chỉ trong một thời gian ngắn, vì điều đó có
thể gây thiệt hại nghiêm trọng về người và của. Ví dụ như nguồn điện cấp cho các thiết bị
cấp cứu trong các bệnh viện nếu xảy ra mất điện trong một thời gian rất ngắn cũng có thể
lấy đi mạng sống của rất nhiều bệnh nhân. Hay nguồn điện cấp cho các trung tâm điện
toán, hoặc với hệ thống SCADA ( hệ thống kiểm tra điều khiển và thu thập dữ liệu) khi
mất điện thì toàn bộ số liệu theo dõi và quá trình điều khiển đều không hoạt động được,
các công trình quan trọng cấp quốc gia như : Hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ,
ngân hàng nhà nước, đại sứ quán các nước, khu quân sự, sân bay, hải cảng…Một số công
trình trong lĩnh vực giáo dục, thương mại, du lịch, dịch vụ, như : trường học, bưu chính
viễn thông, các khách sạn cấp cao, khu trung tâm thương mại, các siệu thị hàng hoá.
Đối với tất cả các phụ tải tiêu thụ đặc biệt này cần phải được cấp điện một cách
liên tục để tránh gây ra các thiệt hại. Lúc đó ngoài nguồn chính là lưới điện ra các tải tiêu
thụ loại này cần xây dựng một nguồn dự phòng để đề phòng khi có sự cố với nguồn điện
chính . Tương ứng với nó cần phải có một thiết bị thực hiện việc cấp nguồn liên tục cho
phụ tải đặc biệt này đó là thiết bị chuyển nguồn tự động ATS (Automatic Transfer Switch
).
1.1.1. Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS :
Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự
động khởi động và đóng điện máy phát cho phụ tải. Khi điện lưới phục hồi thỡ hệ thống
tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát. Khái niệm nguồn bị sự cố bao gồm: